描述

今天我將向您展示我是如何解決自動照明的超級煩人的問題，當無法更換電燈開關或切換到智能燈泡時。解決方案是制作一個機器人化的蓋子，讓我的笨燈開關更智能！

在過去的幾年里，我一直在對我的公寓進行各種家庭自動化升級，以使其更加智能，但始終有一個我無法解決的明顯問題：自動化我的天花板燈。

因為我租了公寓，所以我能做的改變有限。起初我尋找智能燈泡安裝在我的天花板聚光燈中，但因為它們太多了，所以真的很貴。增加成本因素??是，在我國找不到具有智能家居功能的特殊類型的燈泡連接器，所以我不得不進口燈泡。這將顯著增加成本，并且每次燈泡燒壞并且我需要更換它們時都會變得非常麻煩。

另一種選擇是安裝一個智能開關，在我看來，無論連接燈泡的成本和可用性如何，它都會更智能。但再一次，我無法對公寓進行任何永久性更改，這包括使用電源電壓運行和更換電燈開關。

雖然我喜歡我能做的智能家居升級，但它們痛苦地提醒著我想要的升級，但不能。我可以不再生活在家庭自動化的困境中，并決定用我知道的最好的方式來解決這個問題，那就是制造一個機器人。

第 1 步：概述

首先，我建議您觀看視頻，了解開發過程和最終的電燈開關。

此構建中將包含三個主要組件：

• 機械設計，使用開關和調光器手動重新創建我
• 用于與 Home Assistant 或任何其他 MQTT 服務器通信的控制電子設備
• 編程，使邏輯自動化并將一切聯系在一起

構建和配置項目后，可以通過四種主要方式控制燈光：

• 通過手機、平板電腦、電腦或任何你可以訪問家庭助理的東西。我將它設置為本地服務器，因此即使互聯網斷開連接它也能繼續工作，這很重要
• 通過 Google Assistant 的語音，它將命令傳遞給 Home Assistant。這僅在您擁有有效的互聯網連接時才有效
• 通過帶有內置按鈕的旋轉編碼器。即使兩個互聯網都關閉并且我的本地自動化服務器由于某種原因停止響應，這仍將繼續工作
• 控制燈光的最后一種方法是手動控制。因為即使安裝了升級，我也可以輕松地推動或轉動電燈開關

第 2 步：3D 打印

對于 3D 打印，我使用了白色燈絲來匹配我的墻壁和原始固定裝置。以 0.2 毫米層高打印的部分，因為大部分是直壁，這看起來非常好。

隨意偏離我的顏色選擇和層高，你做你！

您始終可以在此鏈接中找到最新的 3D 文件。

第 3 步：PCB 和電子產品

我通過將所有組件放置在正面以及僅使用 SMD 組件（電源插孔除外）將 PCB 設計為薄型。我在電源插孔上使用了通孔連接器，以減輕電源線的機械應力。為了使筒形千斤頂也與 PCB 齊平，我修剪了引線并從正面焊接它，而不是 PCB 的背面。

為了使焊接更容易，我建議先從所有較小的組件開始，然后再進行較大的組件，例如旋轉編碼器和 ECAP。

安裝板上的 PCB 支架設計用于容納厚度為 1mm 的 PCB。我有點希望我訂購帶有白色阻焊層的電路板，因為如果我沒有在最終組裝中覆蓋電子設備，那看起來真的很酷。您可以做出我在制作 PCB 時沒有做出的選擇，如果您想使用項目的贊助商 JLCPCB，您可以以 2 美元的價格制造 1-4 層，新用戶使用優惠券可獲得 18 美元的折扣：https ://jlcpcb.com/DAA

您可以在此處找到我為該項目設計的 GERBER 文件。

第 4 步：上傳代碼

電燈開關本身接收來自 MQTT 服務器的信號，如果您沒有自己的設置（在 Raspberry PI 上非常容易），您可以使用 Adafruit IO 等免費選項。

我在本地 Linux 服務器上運行的 Home Assistant 實例上設置了 MQTT 主機。這是超級靈活的，讓我對所有控制信號使用 MQTT，并使用 Home Assistant 來讓一切變得用戶友好。

在圖片中，您可以看到下載代碼（ Github repo ）時需要更改的特定設置，以及上傳時要在 Arduino IDE 中使用的設置，選擇您機器上的 COM 端口。

要上傳代碼，請按照下列步驟操作：

• 在您的 FTDI 上傳工具上選擇模式 FTDI、3V3 和 VREG
• 如圖所示，按下 PCB 接頭上的彈簧針
• 按住閃光燈按鈕
• 按住 RESET 按鈕
• 一秒鐘后松開RESET按鈕
• 再過一秒松開 FLASH 按鈕
• 在 Arduino IDE 中按下上傳按鈕
• 重置板

上傳第一個代碼后，您可以選擇上傳新代碼 OTA，此草圖的密碼是：ESPOTA。如果您要設置 OTA，我推薦本指南。

第 5 步：家庭助理

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微控制器連接到 WiFi 和 MQTT 服務器后，可以將其配置為 Home Assistant 中的燈實體。這將使智能伺服開關像市場上的任何其他智能燈泡和開關一樣工作，同時保持改變物理世界中光線所需的命令結構和自定義功能。

首先，我在light.yaml文件中添加了以下幾行：

- platform: "mqtt"
name: "Smart Switch"
command_topic: "smartswitch/set"
payload_on: "ON"
payload_off: "OFF"
state_topic: "smartswitch/state/status"
brightness_command_topic: "smartswitch/brightness"
brightness_state_topic: "smartswitch/state/brightness"
brightness_scale: 100
optimistic: false

重新啟動 Home Assistant 后，智能開關將顯示并像任何其他實體一樣進行配置。這使我的吸頂燈可以成為來自世界各地的控制器，包括像 Google Assistant 這樣的智能揚聲器。

第 6 步：總裝

現在是時候將它們整合在一起了！

最小的齒輪可以擰到它之前的旋轉伺服器上，而較大的伺服器可以擰到主安裝板上。所有這些我都使用了隨附的伺服螺絲。

PCB 設計用于滑入緊貼的口袋中。您可能需要使用一些力來實現這一點，但如果您感覺到 PCB 彎曲，則說明您使用了太大的力。

我用雙面膠帶覆蓋了安裝板的背面，因為我不能在我的公寓里做任何永久性的改變，哈哈。

對于主調光裝置，我在張力釘周圍盤繞并彎曲了一些銅線，以幫助它們保持在調光轉子上。后來我把電線換成了橡皮筋，因為它感覺更安全、更結實。

現在只需將安裝板和調光裝置安裝到舊燈開關上即可。純粹出于美觀的原因，我還為電機和 PCB 添加了一些白色蓋子，并讓組裝看起來不那么忙碌。最后，我在旋轉編碼器上安裝了一個閃亮的銀色旋鈕。

連接電源，就是這樣！